دیتاشیت فنی LED SMD مدل 19-213/R6C-AM2P1VY/3T - قرمز درخشان - 5mA - 2.2V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-213 یک دستگاه سطح‌نصب (SMD) است که برای کاربردهای نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. ویژگی اصلی این قطعه، اندازه فشرده آن است که تراکم بیشتر روی بردهای مدار چاپی (PCB) را تسهیل کرده و امکان طراحی تجهیزات نهایی کوچکتر را فراهم می‌کند. این دستگاه بر روی قرقره‌های نوار 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که آن را کاملاً با فرآیندهای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل ابعاد مینیاتوری، ساختار سبک‌وزن و مطابقت با استانداردهای مدرن تولید و محیط‌زیست است. این محصول بدون سرب، مطابق با RoHS، مطابق با REACH و به عنوان عاری از هالوژن طبقه‌بندی شده است. این ویژگی‌ها آن را برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی، تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن، فکس)، نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدهای خودرو و نور پس‌زمینه عمومی برای LCDها و نمادها مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی ذکر شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم (I_F):25mA DC. جریان DC پیوسته نباید از این مقدار فراتر رود.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60mA. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، فرکانس 1kHz) برای تحمل موج‌های گذرا مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):60mW. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000V (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ ضروری است.
• دمای کار و ذخیره‌سازی:40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار)، 40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره).
• دمای لحیم‌کاری:پیک پروفیل ریفلو در 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه؛ لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد I_F= 5mA و T_a= 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. آن‌ها عملکرد معمول دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):محدوده از 22.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 57.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)، با تلرانس معمولی ±11%. مقدار واقعی توسط کد دسته‌بندی (M2, N1, N2, P1) تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):زاویه معمولی گسترده 120 درجه، که الگوی تابش وسیعی مناسب برای روشنایی سطحی فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):معمولاً 632 نانومتر، که تابش را در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d):بین 617.5 نانومتر تا 633.5 نانومتر مشخص شده، با تلرانس ±1 نانومتر. این مختصات رنگ اصلی است که به صورت E4 تا E7 دسته‌بندی می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 20 نانومتر، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور قرمز است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در جریان 5mA از 1.70V تا 2.20V متغیر است، با تلرانس ±0.05V. از کد 19 تا 23 دسته‌بندی می‌شود. استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری برای جلوگیری از فرار حرارتی ناشی از نوسانات جزئی ولتاژ اجباری است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5V. این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

محصول بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد به دسته‌هایی تقسیم می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. طراحان می‌توانند دسته‌های خاصی را برای برآوردن نیازهای دقیق کاربرد مشخص کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌ها: M2 (22.5-28.5 میلی‌کاندلا)، N1 (28.5-36.0 میلی‌کاندلا)، N2 (36.0-45.0 میلی‌کاندلا)، P1 (45.0-57.0 میلی‌کاندلا). انتخاب دسته بالاتر (مثلاً P1) حداقل روشنایی بالاتر را تضمین می‌کند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

دسته‌ها: E4 (617.5-621.5 نانومتر)، E5 (621.5-625.5 نانومتر)، E6 (625.5-629.5 نانومتر)، E7 (629.5-633.5 نانومتر). این امکان یکنواختی رنگ را در کاربردهایی که چندین LED در کنار هم استفاده می‌شوند فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌ها: 19 (1.70-1.80V)، 20 (1.80-1.90V)، 21 (1.90-2.00V)، 22 (2.00-2.10V)، 23 (2.10-2.20V). تطابق دسته‌های V_Fمی‌تواند به دستیابی به تقسیم جریان یکنواخت در پیکربندی‌های موازی کمک کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین LEDای شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو حدود 1.7-2.2V است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:شدت نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی به اشباع برسد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:شدت نور معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد که عاملی حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را نشان می‌دهد، حول 632 نانومتر با پهنای باند حدود 20 نانومتر متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. نقشه ابعادی طول، عرض، ارتفاع، اندازه‌های پد و موقعیت آن‌ها را با تلرانس معمولی ±0.1mm مشخص می‌کند. طرح‌ریزی صحیح پد برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و پایداری مکانیکی بسیار مهم است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً روی بدنه دستگاه علامت‌گذاری شده یا در نمودار جای پایه نشان داده شده است. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو بدون سرب توصیه می‌شود: پیش‌گرم در 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد (نقطه ذوب) به مدت 60-150 ثانیه، دمای پیک در 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه. حداکثر نرخ گرمایش باید 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و نرخ سرمایش 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه باشد. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید و حرارت را به هر پایه حداکثر به مدت 3 ثانیه اعمال کنید. از هویه کم‌توان (<25W) استفاده کرده و بین پایه‌ها حداقل 2 ثانیه فاصله خنک‌کننده بگذارید تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

قطعات در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤ 60% ذخیره شده و ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. در صورت تجاوز از این زمان، قبل از ریفلو نیاز به عملیات پخت در دمای 60 ± 5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار حامل در قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد قرقره، نوار و نوار پوشش در دیتاشیت ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب بسته‌بندی شامل اطلاعات حیاتی است: شماره محصول (P/N)، تعداد (QTY) و کدهای دسته‌بندی خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF)، به همراه شماره دسته تولید.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای برق، اتصال یا حالت در الکترونیک مصرفی و دستگاه‌های مخابراتی.
• نور پس‌زمینه:برای کلیدهای غشایی، صفحه کلیدها، نمادهای داشبورد خودرو و پنل‌های LCD با نیازهای روشنایی کم تا متوسط.
• نورپردازی تزئینی عمومی:در جایی که اندازه کوچک و رنگ قرمز خاص مورد نیاز است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:حتماً از یک مقاومت سری استفاده کنید. مقدار آن را بر اساس ولتاژ منبع تغذیه (V_supply)، ولتاژ مستقیم LED (V_Fاز دسته آن) و جریان مستقیم مورد نظر (I_F، که نباید از 25mA تجاوز کند) محاسبه کنید. R = (V_supply- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایینی دارد، اما در صورت کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB یا تخلیه حرارتی مناسب برای حفظ خروجی نور و طول عمر ضروری است.
• محافظت در برابر ESD:در صورت قرارگیری LED در مکانی قابل دسترسی کاربر، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های قدیمی LED سوراخ‌دار، این LED SMD صرفه‌جویی فضایی قابل توجهی ارائه می‌دهد، سازگاری بهتری با مونتاژ اتوماتیک دارد و به دلیل اتصال مستقیم به PCB، عملکرد حرارتی بالقوه بهتری دارد. در دسته LEDهای قرمز SMD، تمایزهای کلیدی آن فناوری چیپ AlGaInP خاص (ارائه بازدهی بالا و رنگ قرمز درخشان)، زاویه دید گسترده 120 درجه و مطابقت جامع محیط‌زیستی (RoHS، عاری از هالوژن) است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 چرا استفاده از مقاومت سری اجباری است؟

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. مشخصه V-I آن‌ها نمایی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از نقطه زانو باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان می‌شود. یک مقاومت سری باعث می‌شود جریان عمدتاً به مقدار مقاومت و ولتاژ منبع وابسته باشد و یک تقریب ساده و مؤثر از جریان ثابت ارائه دهد.

10.2 آیا می‌توان این LED را با منبع تغذیه 3.3V یا 5V راه‌اندازی کرد؟

بله، هر دو رایج هستند. برای منبع تغذیه 3.3V و جریان هدف I_Fبرابر 5mA، با V_Fمعمولی 2.0V، مقاومت سری خواهد بود: R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260 اهم. برای منبع تغذیه 5V، R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 اهم. همیشه برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دسته مربوطه استفاده کنید.

10.3 اطلاعات "دسته‌بندی" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

دسته‌بندی یکنواختی را تضمین می‌کند. اگر طراحی شما نیاز به روشنایی یکنواخت در چندین LED دارد (مثلاً در یک آرایه نور پس‌زمینه)، باید یک دسته شدت نور دقیق را مشخص کنید (مثلاً فقط P1). به طور مشابه، برای رنگ یکنواخت، یک دسته طول موج غالب دقیق را مشخص کنید (مثلاً فقط E6). این ممکن است بر هزینه و در دسترس بودن تأثیر بگذارد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت چند LED.یک طراح به 10 نشانگر قرمز روی یک پنل که از خط تغذیه 5V نیرو می‌گیرد نیاز دارد. برای اطمینان از روشنایی و رنگ یکنواخت، دسته P1 برای شدت نور و E6 برای طول موج را مشخص می‌کند. با استفاده از حداکثر V_Fاز دسته 23 (2.20V) برای طراحی محافظه‌کارانه، و انتخاب I_F= 10mA برای دید خوب، مقدار مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (5V - 2.20V) / 0.01A = 280 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 270 اهم انتخاب می‌شود که منجر به افزایش جزئی جریان به حدود 10.4mA می‌شود که همچنان در محدوده 25mA است. LEDها با جای پایه توصیه شده روی PCB قرار می‌گیرند و مونتاژ مطابق پروفیل ریفلو مشخص شده انجام می‌شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس یک پیوندگاه p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlGaInP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها از عرض پیوندگاه تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند، فرآیندی که الکترولومینسانس نامیده می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد، در این مورد، قرمز درخشان (~632 نانومتر). لنز رزینی شفاف به استخراج و توزیع نور کمک می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای SMD نوع نشانگر به سمت اندازه‌های پکیج حتی کوچکتر (مانند 0402، 0201 متریک) برای دستگاه‌های فوق فشرده، بازدهی بالاتر منجر به شدت نور بیشتر در جریان‌های پایین‌تر و گاموت رنگ گسترده‌تر است. همچنین تلاش مداومی برای بهبود قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت (دمای بالاتر، رطوبت) و مطابقت سخت‌گیرانه‌تر با مقررات محیط‌زیستی جهانی وجود دارد. مواد نیمه‌هادی زیربنایی، مانند AlGaInP و InGaN (برای آبی/سبز)، به طور مداوم برای عملکرد و مقرون‌به‌صرفه بودن بهتر در حال بهبود هستند.